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弱碳钢料材损开化频谱讯息解析和模拟辨识

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2013-1-18 9:29:26 人气: 标签:

  试验设备与方法不同材料的声发射信号特征是不同的,而相同材料同一种声发射源的信号具有相似的特征。要获得材料的氢致开裂声发射信号特征,就要研究材料在充氢作用下氢致裂纹发生、发展过程的声发射信号。据此,进行20R钢的电解充氢试验。

  声发射监测结果20R低碳钢材料的能量-时间二维分布图如和所示。可以看出,声发射信号的发展变化大致有两个阶段:一个是早期的低幅度、低能量阶段,试验初期声发射信号能量-时间分布图试验后期声发射信号能量-时间分布图主要由A、B两种特征的信号组成,模式A是接通电路开始充氢后立即出现的,模式B是试验进行了约4h后产生的,其持续15min后,时隔3h又再次出现,然后其出现的时间间隔越来越短,持续时间逐渐变长;另一个是高幅度、大能量阶段,出现了C特征的信号,模式C在试验进行4d后产生,每次持续近10min,间隔1.5h左右重复出现。三种模式的典型信号参数见。三种模式的信号特征参数在幅度、能量、持续时间的差别较大,做出其频谱图后发现三类声发射信号的峰值频率范围均位于80180kHz,绝大部分能量都集中在50400kHz内,波形和频率分布没有显著区别。

  试验结果分析有层的产生,且腐蚀层本身有开裂现象,经能谱分析获知其成分主要为FeS。当出现模式C的声发射信号后,试样2中止电解,在其充氢部位表面可见分布有数个直径在0.25.5mm的氢鼓包。对此试样的横截面作金相分析,可见试样内部有多条氢致裂纹产生,这表明模式C是由HIC的裂纹的氢鼓包形貌00生长而造成的。

  氢致开裂模式识别由上述可知,整个试验阶段出现了三种有效声发射源A、B和C,其分别对应20R钢的腐蚀和电解充氢,材料表面FeS腐蚀层的开裂和脱落,以及氢致裂纹的生长。为了实现对声发射信号源性质的确定,采用人工神经网络对试验信号进行模式识别。

  测试样本模式识别结果模式训练样本数识别为该类的数目ABC正确识别率/%A20153275.0B20216280.0C20141575.0由可见,经过训练的BP网络,可以较好的识别出材料氢致开裂的发展阶段,识别成功率在75%以上,如果典型信号的训练样本容量更大一些,模式识别的成功率将会更高。

  结论(1)声发射技术对碳钢充氢过程的氢致开裂具有较高的监测灵敏度;(2)20R低碳钢的氢致裂纹声发射信号能量主要在78156kHz之间,通过金相检验等辅助检测手段的对比分析表明,材料氢致开裂发展的不同阶段对应着不同的声发射信号特点,声发射参数如幅度、持续时间与能量都会发生相应的变化;(3)利用小波能谱系数表征信号的特征,无需建立复杂的数学模型,又能直观的反映出声发射源信号的特征分布,作为人工神经网络的输入参数,能够较好的识别氢致开裂的发展模式,对于实际工程应用具有一定的指导意义。

  

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